CZ27885U1 - Beton ultravysokých pevností, vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci - Google Patents

Beton ultravysokých pevností, vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci Download PDF

Info

Publication number
CZ27885U1
CZ27885U1 CZ2014-30178U CZ201430178U CZ27885U1 CZ 27885 U1 CZ27885 U1 CZ 27885U1 CZ 201430178 U CZ201430178 U CZ 201430178U CZ 27885 U1 CZ27885 U1 CZ 27885U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
concrete
aggregate
prefabrication
range
cement
Prior art date
Application number
CZ2014-30178U
Other languages
English (en)
Inventor
Jiří Kolísko
Petr Huňka
Original Assignee
České vysoké učení technické v Praze- Kloknerův ústav
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by České vysoké učení technické v Praze- Kloknerův ústav filed Critical České vysoké učení technické v Praze- Kloknerův ústav
Priority to CZ2014-30178U priority Critical patent/CZ27885U1/cs
Publication of CZ27885U1 publication Critical patent/CZ27885U1/cs

Links

Landscapes

  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Description

Oblast techniky
Předkládané řešení týkající se nové skladby betonu ultravysokých pevností vyztužených vlákny spadá do oblasti kompozitních materiálů s cementovou matricí, u kterých se dosahuje charakteristických pevností v tlaku vyšších než 150 MPa a pevností v tahu za ohybu vyšších jak 15 MPa. Mimo uvedené mechanické vlastnosti se navržený beton vyznačuje velmi vysokou trvanlivostí. Navržený beton je určen zejména pro prefabrikaci.
Dosavadní stav techniky
Rozvoj velmi účinných chemických přísad zejména na bázi polykarboxylátů a rovněž rozvoj příměsí, například mikro a nanosilik, do kompozitů s cementovou matricí umožnil vznik ultravyskohohodnotných betonů, označovaných UHPC. Tyto betony se vyznačují nejen vysokými průměrnými pevnostmi v tlaku nad 150 MPa a vysokými průměrnými pevnostmi v tahu za ohybu nad 15 MPa, ale obvykle i velmi vysokou odolností proti působení i pronikání agresivnímu prostředí jako jsou kyseliny, louhy, plyny, střídání teplot, a podobně. Takto popsané vysoké mechanické a trvanlivostní vlastnosti jsou dány hutností struktury kompozitu, která je daná vysokou dávkou cementu a příměsí, zejména mikro a nanosilik, mletých křemenů, vápenců a korundů, velmi nízkým vodním součinitelem pod 0,25 a kovovými vlákny. Skladba matriálu UHPC zajišťuje mimo jiné i velmi dobrou zpracovatelnost. Materiál má vysokou tekutost a umožňuje betonovat velmi tenké prvky. Velikost kameniva je pro možnost připravovat tenké prvky, například do tloušťky 10 mm, rozhodující. Hrubou kostru betonu typu UHPC tvoří velmi kvalitní kameniva ve frakcích zpravidla do 4 mm, v některých případech do 11 mm.
Je znám drátkobeton ultravysokých pevností s cementovou matricí podle patentu CZ 304 478. Beton obsahuje křemičitanový cement, čedičové kamenivo, kovová vlákna, příměsi a přísady. Je použito čedičové kamenivo složené ze tří frakcí 0-4, 4-8 a 8-16. Kovová vlákna jsou zde tvořena dvěma typy vláken rovnoměrně rozptýlenými v objemu ztvrdlého drátkobetonu. První typ kovových vláken jsou vlákna obdélníkového průřezu s pevností 350 až 450 MPa. Druhý typ kovových vláken má kruhový průřez a jejich pevnost je větší než 2000 MPa. Nevýhodou tohoto řešení je oproti námi navrženým recepturám použití frakce kameniva Dmax 16 mm, což neumožňuje vytvářet tenkostěnné prvky s tloušťkou cca 10 mm.
Podstata technického řešení
Výše uvedené nevýhody odstraňuje beton s cementovou matricí ultravysokých pevností vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci. Tento beton obsahuje klasický cement na bázi portlandského slínku, křemičité kamenivo, kovová vlákna, příměsi a přísady. Množství příměsí v objemu je dáno výsledky zkoušek mezerovitosti suché směsi složek bez vláken. Přísady jsou v množství potřebném pro dosažení požadované zpracovatelnosti, podle reálné aplikace v prefabrikaci. Podstatou nového řešení je, že v cementové matrici je 700 až 1200 kg/m3 cementu na bázi portlandského slínku a příměsí. Křemičité kamenivo je kamenivo prané s obsahem SiO2>98% a složené ze dvou frakcí, a to z první frakce 0,18-2 a z druhé frakce 0,125-1. Celková hmotnostní dávka frakcí kameniva je v rozmezí 1000 až 1400 kg/m3 v závislosti na granulometrii a mineralogickém složení použitého zdroje kameniva. Vodní součinitel je v rozmezí 0,18 až 0,25. Kovová vlákna jsou rovnoměrně rozptýlená v objemu ztvrdlého drátkobetonu a mají štíhlost, tedy poměr délky k průměru, v rozmezí 20 až 60, přičemž jejich průřez je kruhový o průměru maximálně do 0,3 mm a pevnost v tahu je větší jak 220 MPa. Hmotnostní dávka těchto kovových vláken v betonu leží v rozmezí 60 až 200 kg/m3. Jako přísada se přidává do směsi superplastifikátor na bázi polykarbonátů v množství 25 až 50 1/m3, což zajišťuje zpracovatelnost na úrovni samozhutnitelného betonu.
-1 CZ 27885 U1
Ve výhodném provedení je poměr první a druhé frakce křemenného kameniva v rozmezí 0,85 až 1,15:1,8 až 2,2.
Výhodné rovněž je jsou-li jako příměs použita mikrosilika a mletý křemen v rozmezí 7,5 až 17,5 % objemu vyráběného betonu.
Průměr kovového vlákna je výhodné volit v rozmezí 0,15 až 0,25 mm a délku v rozmezí 6 až 20 mm.
Výhodou nově navržené struktury ultravysokopevnostního betonu je, že je tvořen materiály, které jsou dostupné běžně na trhu, a to při zachování přijatelné ceny, čímž význam nového řešení výrazně vzrůstá. Beton má zpracovatelnost na úrovni samozhutnitelných betonů, bez známek významného sedání hrubých zrn kameniva do 4 mm a drátků a k jeho ukládání do bednění není třeba dalšího hutnění.
Příklady uskutečnění technického řešení
Návrh složení ultravysokopevnostního betonu se provádí podle požadavku na pevnost v tlaku, který může být doplněn i o požadavek na pevnost v tahu za ohybu.
Množství všech složek v objemu je dáno výsledky zkoušek mezerovitosti směsi. Celková dávka cementu na bázi portlandského slínku a příměsí je v množství 700 až 1200 kg/m3. Křemičité kamenivo je prané s obsahem SiO2 >98 % a je složené ze dvou frakcí, a to z první frakce 0,18-2 a z druhé frakce 0,125-1. Jako příměs je použita mikrosilika a mletý křemen. Kovová vlákna mají kruhový průřez a jsou rovnoměrně rozptýlena v betonu, přičemž průměr vlákna při štíhlosti 20 až 60 je maximálně 0,3 mm, s výhodou pak 0,15 až 0,25 mm, a jejich délka je 6 až 20 mm. Dávka vláken je v rozmezí 60 až 200 kg/m3. Zpracovatelnost na úrovni samozhutnitelného betonu je díky vysoké dávce 20 až 50 1/m3 superplastifikátoru na bázi polykarboxylátů. Vodní součinitel je v rozmezí 0,18 až 0,25. Celková hmotnostní dávka frakcí křemičitého kameniva je v rozmezí 1000 až 1400 kg/m3 a poměr těchto frakcí je určen na základě granulometrie a mineralogického složení konkrétního zdroje křemičitého kameniva.
Cement na bázi portlandského slínku, přísady a příměsi jsou dávkovány s cílem dosažení maximální hutnosti struktury betonu, která je nositelem ultra vysokých pevností při zachování konzistence odpovídající samozhutnitelným betonům.
Nutnou podmínkou pro dosažení požadovaných parametrů navrženého betonuje správné pořadí dávkování složek do míchačky a správně nastavené doby míchání. Navržený beton a postup jeho výroby je určen pro prefabrikaci.
Dále jsou uvedeny příklady složení předmětného ultravysokopevnostního betonu vyztuženého drátky, a to včetně naměřených průměrných pevností v tlaku a v tahu za ohybu.
1. příklad receptury vysokohodnotného betonu:
Označení 1
Jednotka kg/m3
Cement ll/B-S 32,5 R 707
Kamenivo 0,18-2 390
Provodín 0,125-1 781
Vlákna MF482 160
Mikrosilika Elkem 940U 101
Struska Dětmarovice 40
Křemen MT300 111
Superplastifikátor Glenium ACE300 30
Voda 150
-2CZ 27885 U1
Konzistence betonuje 300 mm rozlití Hg kužele v čase 15 min. Zpracovatelnost 35 min. Výsledky pevnosti v tahu a pevnosti v tlaku
Označení vzorku Rozměry Hmotnost |g) Objem, hmotnost |kg.m-3| Tah za ohybu Pevnost v tlaku
1 |mm] h |mm] b |mm] Sila (kNf Napětí |MPa) snai (kN| Sila 2 |kNj Napětí 1 |MPa| Napětí 2 |MPa[
1-1 160.4 40,2 40,8 655 2490 19,93 45,3 297,0 273,0 182,0 167,3
1-2 160,6 40,5 41,3 661 2461 20,59 45,6 292,0 297,0 176,8 179,8
1-3 160,5 40,3 40,6 655 2494 16,57 37,7 277,0 283,0 170,6 174,3
Průměrná hodnota: 2480 42,9 175,0
Výsledná tlaková pevnost překračuje hodnotu 150 MPa a zároveň pevnost v tahu za ohybu pře5 kračuje hodnotu 15 MPa, tzn., jsou překročeny minimální hranice pro ultravysokopevnostní beton. Tento materiál je svými vlastnostmi určen do extrémně tlakově namáhaných nebo velmi štíhlých prvků. Je vhodný do subtilních předem předpínaných nosníků. Zároveň je tento beton díky svému složení velmi odolný proti zmrazovacím cyklům a klimatickému namáhání. Beton je samozhutnitelný a s ohledem na dobu zpracovatelnosti je určen zejména pro prefabrikaci.
ío 2. příklad receptury vysokohodnotného betonu:
Označení 2
Jednotka kg/m3
Cement 1 52,5 R 700
Kamenivo 0,18-2 387
Provodín 0,125-1 773
Vlákna MF482 120
Mikrosilika Elkem 940U 100
Struska Dětmarovice 40
Křemen MT300 110
Superplastifikátor Glenium ACE300 30
Voda 160
Konzistence betonuje 280 mm rozlití Hg kužele v čase 15 min. Zpracovatelnost 30 min. Výsledky pevnosti v tahu a pevnosti v tlaku
Označeni vzorku Rozměry Hmotnost fgl Objem, hmotnost fkg.m-31 Tah za ohybu Pevnost v tlaku
1 {mm] h |mm| b |mm] S«a |kNj Napětí |MPa| Síla 1 |kN| Síla 2 |k!S| Napětí 1 |MPa] Napětí 2 (MPa]
2-1 161,5 40,9 40,7 655 2436 16,37 36,1 293,0 296,0 180,0 181,8
2-2 160,8 40,4 40,3 640 2445 16,24 37,0 283,0 296,0 175,6 183,6
2-3 160,5 40,7 40,5 646 2442 15,52 34,7 293,0 291,0 180,9 179,6
Průměrná hodnota: 2440 35,9 180,0
Výsledná tlaková pevnost překračuje hodnotu 150 MPa a zároveň pevnost v tahu za ohybu překračuje hodnotu 15 MPa, tzn., jsou překročeny minimální hranice pro ultravysokopevnostní beton. Tento materiál je svými vlastnostmi určen do extrémně tlakově namáhaných nebo velmi štíhlých prvků. Je vhodný do subtilních předem předpínaných nosníků. Zároveň je tento beton díky svému složení velmi odolný proti zmrazovacím cyklům a klimatickému namáhání. Beton je samozhutnitelný a s ohledem na dobu zpracovatelnosti je určen zejména pro prefabrikaci.
Průmyslová využitelnost
Velmi vysoké pevnostní charakteristiky, spolu se samozhutnitelností a velmi vysokou odolností proti působení agresivního prostřední u obou navržených receptur, které jsou předmětem uvedeného řešení, předurčují jejich využití v betonovém stavitelství - zejména v prefabrikaci. Oproti
-3CZ 27885 U1 běžným betonům budou prvky a konstrukce vyrobené z navržených receptur subtilní, s velmi vysokou odolností proti působení agresivního prostředí. Průmyslová využitelnost je pak dána mimo jiné i cenou navržených betonů, která je o cca 50 % nižší oproti betonům obdobných parametrů, důvodem je využití „domácích“ surovin. Využití se předpokládá především pro nosné předem předpjaté konstrukce, a s ohledem na samozhutnitelnost i konstrukce složitých tvarů. Další využití bude pro konstrukční prvky, které jsou extrémně namáhané agresivním prostředím.
Průmyslové využití je možné provádět běžným strojním vybavením betonáren. Za dodržení předepsaného postupu dávkování jednotlivých složek a dodržení dob míchání.

Claims (4)

  1. NÁROKY NA OCHRANU
    1. Beton ultravysokých pevností vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci, obsahuje cement na bázi portlandského slínku, křemičité kamenivo, kovová vlákna, příměsi a přísady, kde množství příměsí v objemu je dáno výsledky zkoušek mezerovitosti suché směsi složek bez vláken a přísady jsou v množství potřebném pro dosažení požadované zpracovatelnosti, podle reálné aplikace v prefabrikaci, vyznačující se tím, že v cementové matrici je 700 až 1200 kg/m3 cementu na bázi portlandského slínku a příměsí; že křemičité kamenivo je kamenivo prané s obsahem SiO2 > 98 % a složené ze dvou frakcí, a to z první frakce 0,18-2 a z druhé frakce 0,125-1, jejichž celková hmotnostní dávka je v rozmezí 1000 až 1400 kg/m3 v závislosti na granulometrii a mineralogickém složení použitého zdroje kameniva a vodní součinitel je v rozmezí 0,18 až 0,25; že kovová vlákna jsou rovnoměrně rozptýlená v objemu ztvrdlého drátkobetonu, mají poměr délky k průměru v rozmezí 20 až 60 při kruhovém průřezu o průměru maximálně do 0,3 mm, pevnost v tahu větší než 2200 MPa a jejich hmotnostní dávka se pohybuje v rozmezí 60 až 200 kg/m3, a že jako přísada se přidává superplastifikátor na bázi polykarboxylátů v množství 20 až 50 1/m3, zajišťující zpracovatelnost na úrovní samozhutnitelného betonu.
  2. 2. Beton podle nároku 1, vyznačující se tím, že poměr křemičitých kameniv první a druhé frakce je v rozmezí 0,85-1,15:1,8-2,2.
  3. 3. Beton podle kteréhokoli z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že příměsi jsou v rozmezí 7,5 až 17,5 % objemu vyráběného betonu.
  4. 4. Beton podle kteréhokoli z nároků laž3, vyznačující se tím, že průměr kovového vlákna je 0,15 až 0,25 mm a délka 6 až 20 mm.
CZ2014-30178U 2014-10-30 2014-10-30 Beton ultravysokých pevností, vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci CZ27885U1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-30178U CZ27885U1 (cs) 2014-10-30 2014-10-30 Beton ultravysokých pevností, vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-30178U CZ27885U1 (cs) 2014-10-30 2014-10-30 Beton ultravysokých pevností, vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ27885U1 true CZ27885U1 (cs) 2015-03-02

Family

ID=52630110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2014-30178U CZ27885U1 (cs) 2014-10-30 2014-10-30 Beton ultravysokých pevností, vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ27885U1 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ305508B6 (cs) * 2014-10-30 2015-11-04 ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ­ technickĂ© v Praze- KloknerĹŻv Ăşstav Proteplený beton ultravysokých pevností vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci, a způsob jeho výroby

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ305508B6 (cs) * 2014-10-30 2015-11-04 ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ­ technickĂ© v Praze- KloknerĹŻv Ăşstav Proteplený beton ultravysokých pevností vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci, a způsob jeho výroby

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gesoglu et al. Strain hardening ultra-high performance fiber reinforced cementitious composites: Effect of fiber type and concentration
Ahmad et al. Properties of normal concrete, self-compacting concrete and glass fibre-reinforced self-compacting concrete: an experimental study
Wu et al. Comparative study on flexural properties of ultra-high performance concrete with supplementary cementitious materials under different curing regimes
Abbas The effect of steel fiber on some mechanical properties of self compacting concrete
Ahmad et al. Performance of self-compacting concrete at room and after elevated temperature incorporating Silica fume
Pereira-de-Oliveira et al. Effect of acrylic fibres geometry on physical, mechanical and durability properties of cement mortars
Feng et al. Mechanical behaviour of micro-fine steel fibre reinforced sulphoaluminate cement composite
SK500102015A3 (sk) Drátkobetón ultravysokých pevností
Abd El-Mohsen et al. Mechanical properties of self-consolidating concrete incorporating cement kiln dust
Lin et al. Development of self-compacting strain-hardening cementitious composites by varying fly ash content
AR et al. Combined effect of glass fiber and polypropylene fiber on mechanical properties of self-compacting concrete
Ramli et al. High-strength flowable mortar reinforced by steel fiber
Pawade et al. Performance of steel fiber on standard strength concrete in compression
CZ27885U1 (cs) Beton ultravysokých pevností, vyztužený drátky, určený zejména pro prefabrikaci
Zhu et al. Effect of high volumes of fly ash on flowability and drying shrinkage of engineered cementitious composites
Umar et al. A comparative study of the performance of selfcompacting concrete using glass and polyvinyl alcohol fibers
Nuruddin et al. Drying shrinkage of fly ash-based self-compacting geopolymer concrete
Prashant et al. Influence of Silica fume in enhancement of compressive strength, flexural strength of steel fibers concrete and their relationship
Sounthararajan Effect of accelerated curing on the furnace slag based polypropylene fiber reinforced concrete
Hama et al. Improving strengths of porcelanite aggregate concrete by adding chopped carbon fibers
Maroliya Mechanical behavior of modified of reactive powder concrete
Çankal et al. The Mechanical and Durability Properties of Cement Mortars with Different Types of Fibers and Chemical Admixtures
Chayon et al. ADVANCING CONCRETE ENGINEERING WITH 40MM 90-DEGREE ANGULAR GALVANIZED IRON (GI) FIBER REINFORCEMENT: EXPERIMENTAL INVESTIGATION AND ANALYSIS
Deepthi et al. An experimental study on strength and durability properties of steel fibers and glass fibers with m30 grade concrete using ggbs
Arabi Properties of cementitious materials reinforced with alkali-resistant glass fi bres as a suitable material for repair applications

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20150302

ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20180911

ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20210823

MK1K Utility model expired

Effective date: 20241030